4.4.4. Конические зубчатые передачи

Конические зубчатые передачи передают вращения между валами с пересекающимися осями. Основное применение нашли передачи с осями валов, пересекающимися под углом 90°, называемые ортогональными (рис. 4.27). Передачи с межосевым углом, отличным от 90°, применяют редко из-за сложности изготовления.

Зацепление конических колес можно рассматривать как качение делительных круговых конусов шестерни и колеса. Диаметры основания делительных конусов шестерни и колеса и их числа зубьев связаны соотношением

. При угле ∑ = 90º , tgδ₂ = u.

Рис. 4.27. Схема ортогональной конической зубчатой передачи

Основные параметры конического зубчатого колеса:

m_te – внешний окружной модуль;

d_e1, d_e2 – внешние делительные диаметры шестерни и колеса;

m_nm – средний нормальный модуль;

d₁, d₂ – средние делительные диаметры шестерни и колеса;

R_m, R_e – среднее и внешнее конусные расстояния;

δ₁, δ₂ – углы делительных конусов шестерни и колеса;

b – ширина зубчатого венца;

Σ – межосевой угол.

Длину отрезка делительного конуса от вершины до основания называют внешним конусным расстоянием R_e, которое равно

. (4.88)

Ширина зубчатого венца b определяется расстоянием между внешним и внутренним торцами по образующей делительного конуса, b = 0,285R_e.

Размеры конических зубчатых колес определяют по внешнему торцовому сечению с диаметрами d_e1 и d_e2.

Основной геометрический параметр конического колеса – внешний окружной модуль:

. (4.89)

Внешний окружной модуль можно не округлять до стандартного значения.

В соответствии со схемами (см. Рис. 4.27, 4.28)

. (4.90)

Рис. 4.28. Геометрические параметры конического колеса

Расчеты конических колес на прочность производят по среднему делительному диаметру d_m = d.

Средние делительные диаметры – d_(1,2) = m_nm z_(1,2).

Средний модуль зуба – .

Зубья конических колес в зависимости от изменения сечения по длине делятся на три формы (рис. 4.29). Форма I применяется в основном для колес с прямыми зубьями. Форма II обеспечивает оптимальную прочность на изгиб, технологична, используется для колес с круговыми зубьями. Форма III применяется для плоских колес в специальных случаях.

Рис. 4.29. Осевая форма зуба конического зубчатого колеса

Конические колеса выпускают с прямыми, косыми и круговыми зубьями. Конические колеса с круговыми зубьями по сравнению с прямозубыми обладают большей несущей способностью, работают с меньшим шумом. Зубья нарезают резцовыми головками методом обкатки. Угол наклона зуба в среднем сечении – 35°, сопряженные колеса имеют противоположное направление линии зубьев. Шестерни выполняют с правым зубом, колеса – с левым.

Общая характеристика конических передач

Конические передачи сложнее цилиндрических, требуют периодической регулировки. Для нарезания зубчатых конических колес необходим специальный инструмент. Шестерня закрепляется консолью, при этом увеличивается неравномерность распределения нагрузки. В зацеплении действуют осевые силы. Все это снижает нагрузочную способность по сравнению с цилиндрическими передачами. Однако конические колеса широко применяют в технике, где по условиям компоновки необходимо располагать валы под углом друг к другу.

Силы в зацеплении прямозубой конической передачи

Нормальную силу в зацеплении конической передачи (рис. 4.30) раскладывают на окружную и перпендикулярную к ней силу , раздвигающую зубья:

. (4.91)

В свою очередь, силу раскладывают на осевую и радиальную силу (рис. 4.30):

. (4.92)

Р ис. 4.30. Схема сил в зацеплении конической передачи

В результате можно записать:

; (4.93)

; (4.94)

; (4.95)

. (4.96)

Для колеса направление действующих сил противоположное.

В прямозубой передаче осевая сила всегда направлена к большему торцу, радиальная – к центру колеса.